專利名稱：用于控制系統(tǒng)的同步測試檢測技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用測試信號來基本上消除由電路引起的失真的控制系統(tǒng)，更具體說，是涉及耦合至控制系統(tǒng)的一種同步測試檢測電路，以基本上消除任何剩余失真。
把電信號加到電路上時，常因被電路處理而引起失真。失真包括添加到所加信號上的、或以某種方式與所加信號結(jié)合的任何非需要信號。為基本上消除由電路引起的失真，一種熟知的技術(shù)是使用與電路耦合的一個控制系統(tǒng)，在電路上施加一個測試信號(pilot signal)。施加的測試信號用控制系統(tǒng)檢測，而測試信號由電路引起的失真是可預(yù)測的。施加的測試信號可以有一個單一的確定振幅的頻譜分量(即一個頻率)，也可以由多個振幅不同的頻譜分量組成?？刂葡到y(tǒng)從被檢測的測試信號獲得(關(guān)于失真的)信息，并用該信息基本上消除由電路引起的失真。一個控制系統(tǒng)由至少一個電路組成，它使用外部信號或此至少一個的電路產(chǎn)生的信號，來處理加到此至少一個的電路上的信號。上述技術(shù)的一種特定實施方案畫于

圖1。
圖1畫出一個控制系統(tǒng)，它由兩個前饋環(huán)路(環(huán)路1和環(huán)路2)和檢測電路132組成。與控制系統(tǒng)耦合的是開關(guān)電路，包括開關(guān)100、開關(guān)118和控制測試信號的施加的脈沖發(fā)生器128。電路108可以是任何電的和/或電子的(如射頻(RF)線性放大器，功率放大器)電路。環(huán)路1包括耦合器105、增益和相位電路104、分路器102和延遲電路126。耦合器105是一種典型器件，它能把兩個或多個輸入信號結(jié)合起來，并能通向所有或部分被結(jié)合的信號。一個耦合器還可以用來獲得在其輸入端和輸出端上出現(xiàn)的信號的一部分。增益和相位電路104是一種典型電路，它能根據(jù)加到它的控制輸入端(未畫出)的控制信號的值，修改加到它的輸入端的信號的振幅和相位。分路器102是有一個輸入端和至少兩個輸出端的一種電路，加到輸入端的信號在輸出端基本上被復(fù)制。延遲電路126是一種典型電路，它對加到它輸入端的信號，施加某一延遲量。與脈沖發(fā)生器128連接的控制電路(未畫出)接通并斷開開關(guān)110和118。
開始時，開關(guān)100接通，開關(guān)118斷開，輸入信號加到分路器102。分路器102在線路103和127上，基本上復(fù)制輸入信號。在線路103，輸入信號被加到增益和相位電路104、耦合器105、和電路108。輸入信號通過線路127，被延遲電路126延遲，然后經(jīng)線路125饋送至抵消電路124。雖然沒有畫出，但業(yè)內(nèi)人士易知，在線路125上的輸入信號的振幅和相位，能被檢測(用熟知的檢測電路)并轉(zhuǎn)換成控制信號，加到增益和相位電路104的控制輸入端(未畫出)。用耦合器112，把出現(xiàn)在電路108輸出端的部分輸入信號(加上由電路108引起的任何失真)，經(jīng)線路113饋送至抵消電路124。抵消電路124能當(dāng)作組合器電路來用，組合器電路有至少兩個輸入端和一個輸出端；這種電路把加到它輸入端上的信號組合起來，又把組合的信號傳送到它的輸出端。調(diào)節(jié)增益和相位電路104，使它修改線路113上的輸入信號的振幅和相位，以得到一個與線路125上的輸入信號相位差基本上是180°(即基本上反相)的信號，于是，當(dāng)這兩個信號由抵消電路124結(jié)合起來時，在A點(線路123)處基本上互相抵消，只留下失真(由電路108引起)。因此，環(huán)路1的目的是把電路108引起的失真分離出來。
環(huán)路2由延遲電路114、耦合器116、增益和相位電路122、和放大器120組成，目的是從輸出信號(即電路108的輸出)獲得信息，用來基本上消除由電路108引起的失真。具體說，脈沖發(fā)生器128產(chǎn)生一個有某個持續(xù)時間的脈沖，在這段持續(xù)時間內(nèi)，開關(guān)100斷開、開關(guān)118接通，同時一個測試信號通過耦合器105加到電路108上。因為在測試信號加到電路108上的這段時間內(nèi)，開關(guān)100是斷開的，測試信號實際上沒有機會干擾輸入信號。測試信號(經(jīng)電路108處理)出現(xiàn)在線路115和耦合器116的輸出端，即線路117上。測試信號經(jīng)耦合器112在線路113上傳播后，還出現(xiàn)在線路123的A點。經(jīng)電路108處理過的測試信號的一部分，通過耦合器130饋送至檢測電路132。檢測電路132由熟知的電路組成(例如，對數(shù)檢測器/放大器、抽樣保持電路、零電路)，用來檢測測試信號的特性(例如，振幅、頻譜含量、相位頻率響應(yīng))。部分或所有特性會因電路108的失真作用而改變。檢測電路132檢測輸入的振幅失真特性，并用此信息在線路131上產(chǎn)生控制信號，令增益和相位電路122修改在A點出現(xiàn)的測試信號。因而A點的測試信號被修改，使線路129上出現(xiàn)的測試信號基本上與線路115上出現(xiàn)的測試信號反相(大致相同的振幅，相位差180°，+/-10°或更小)。放大器120為增益和相位電路122的輸出提供附加的增益。附加增益的計算是要使線路129上出現(xiàn)的信號的振幅，基本上等于線路115上信號的振幅。延遲電路114的目的，是使這兩個測試信號在基本上相同的瞬間到達(dá)耦合器116；就是說，這兩個測試信號基本上是相互同步的(時間上校準(zhǔn))。當(dāng)這兩個測試信號被耦合器116結(jié)合起來時，它們便互相抵消。
脈沖發(fā)生器128產(chǎn)生的脈沖的持續(xù)時間一旦過去，開關(guān)100接通、開關(guān)118斷開，測試信號不再加到電路108上。于是輸入信號再次加到電路108上。如上面所述，電路108引起的任何失真在A點(線路123上)被分離出來。在線路115上的信號是輸入信號(經(jīng)電路108處理)加上由電路108引起的任何失真。增益和相位電路122根據(jù)從先前施加的測試信號得到的信息(即信號特性)，修改在A點的失真，使線路129上的失真基本上與線路115上的失真反相。線路115上的失真和線路129上的失真在耦合器116上結(jié)合，導(dǎo)致失真基本上互相抵消，得到的一個基本上是無失真的輸出信號。
然而，絕對消除失真是罕見的。圖1控制系統(tǒng)的輸出仍含有一些相對極少量的失真和一個基本上被衰減的測試信號。部分剩余失真來自環(huán)路2的放大器120，它同樣會引起失真。而且，電路引起的失真，諸如電路108和放大器120引起的失真，在性質(zhì)上是動態(tài)的，因此要求對增益和相位電路122作新的調(diào)整。新的調(diào)整還要再用測試信號，以獲得用來消除失真的信息。測試信號的每一次使用，都要啟動開關(guān)100和118，以便把輸入信號和測試信號接入和斷開。在本發(fā)明所屬專業(yè)內(nèi)，眾所周知，信號的接入和斷開，會產(chǎn)生寄生信號，寄生信號的頻率等于開關(guān)速率或開關(guān)速率的整數(shù)倍。寄生信號在開關(guān)動作時發(fā)生，因而不能被控制系統(tǒng)消除。寄生信號的頻率含量常常局限于電路108工作頻帶之內(nèi)，因此，這些信號可能與加到輸入信號上的測試信號發(fā)生干擾。
圖2畫出另一個實施方案，其中測試信號施加在某個引起失真的電路上，而該電路是控制系統(tǒng)的一部分，這個控制系統(tǒng)利用從施加的測試信號獲得的信息，基本上消除失真。這個控制系統(tǒng)包括兩個前饋環(huán)路(環(huán)路1、環(huán)路2)，環(huán)路1在A點把電路108引起的失真分離出來。環(huán)路2利用從施加的測試信號獲得的信息，基本上消除失真和施加的測試信號。任何沒有被環(huán)路2消除的剩余失真，則用第三個前饋環(huán)路，即環(huán)路3，基本上消除。
包括耦合器140、延遲電路138、加法器134、增益和相位電路136、和耦合器130的環(huán)路3能在控制系統(tǒng)的輸出端檢測測試信號--雖然基本上已被衰減，加法器134是一個有至少兩個輸入端和一個輸出端的電路，它把它的輸入信號的振幅和相位或功率，進行代數(shù)相加。在控制系統(tǒng)的輸出端，通過耦合器130獲得的部分信號(剩余失真+輸入信號+測試信號)，被加到增益和相位電路136，而增益和相位電路136的輸出則通過線路137加到加法器134的輸入。檢測電路(未畫出)檢測控制系統(tǒng)的輸出，并產(chǎn)生控制信號加到增益和相位電路136的控制輸入(未畫出)，令它修改輸出信號的相位和振幅(即反相)。通過耦合器140，獲得線路125上被延遲的輸入信號的一部分，把它加到延遲電路138，延遲電路138的輸出，通過線路135加到加法器134的另一個輸入。在基本上相同的瞬間，線路137上的信號(-輸入信號-剩余失真-測試信號)和線路135上的信號(+輸入信號)，在加法器134各自的輸入端上出現(xiàn)，并互相代數(shù)相加，結(jié)果，在線路139上，輸入信號互相抵消，只留下測試信號和剩余失真，被饋送至檢測電路132。
有關(guān)被檢測的測試信號和剩余失真的某些特性信息(如，振幅、頻譜含量、相位頻率響應(yīng))，用檢測電路132獲得，并轉(zhuǎn)換成控制信號，加到增益和相位電路122。增益和相位電路122修改在A點的失真和測試信號；被修改的失真和測試信號在線路129上出現(xiàn)。由輸入信號、測試信號、和失真組成的電路108的輸出，被延遲電路114延遲，并出現(xiàn)在線路115上。線路115和線路129上的信號，被耦合器116結(jié)合，于是在控制系統(tǒng)的輸出，測試信號和失真--包括任何剩余失真--基本上抵消，只留下輸入信號。不斷地施加測試信號，能使增益和相位電路122作出適當(dāng)調(diào)整，來消除控制系統(tǒng)輸出端上出現(xiàn)的失真和任何剩余失真。
最好是，測試信號在頻譜上能位于電路108工作頻帶中部，因為這樣的測試信號遭受的失真，與加到電路108上的輸入信號遭受的失真基本上相同。無論如何，隨便把測試信號置于電路108工作頻帶的任何位置，會在輸入信號與測試信號之間產(chǎn)生干擾，給輸入信號增加更多失真。干擾是測試信號與施加的輸入信號之間的任何相互作用，它對施加的輸入信號或測試信號的一種或多種特性(如，振幅、頻譜、相位)有不利影響。針對這個干擾問題，要令施加于圖2上電路108的測試信號的振幅，大大小于(通常低于30dB)輸入信號的振幅。然而，當(dāng)減小測試信號的振幅時，測試信號變得對失真很敏感，以致于它的各種特性(如，振幅、相位、頻譜)受到顯著不良影響，造成這樣一個測試信號很難被檢測。
雖然使用第三個前饋環(huán)路(即圖2的環(huán)路3)來對付剩余失真，但它不適合對付典型地發(fā)生在測試信號與輸入信號之間的干擾。另一方面，當(dāng)按圖1所示用開關(guān)電路來施加測試信號時，實際上沒有干擾。但是，使用這種開關(guān)電路卻產(chǎn)生不希望的寄生信號，這種寄生信號不可能被控制系統(tǒng)消除。還有，上面討論的兩種技術(shù)要用到與控制系統(tǒng)耦合的附加電路，這就顯著地增加控制系統(tǒng)的尺寸、成本、和復(fù)雜性。
因此，一個控制系統(tǒng)--不會產(chǎn)生寄生信號--需要基本上消除耦合到該控制系統(tǒng)的電路引起的失真，包括剩余失真。在失真的特性(如，振幅、頻譜含量、相位頻率響應(yīng))被衰減到難以被檢測電路檢測的程度時，失真就基本上被消除。一個控制系統(tǒng)還需要基本上消除在施加的測試信號與該控制系統(tǒng)產(chǎn)生的任何信號之間的，或在施加的測試信號與加到該控制系統(tǒng)上的任何信號之間的干擾。此外還需要有一種技術(shù)，它不會顯著地增加控制系統(tǒng)的尺寸、成本、和復(fù)雜性。
本發(fā)明是一種控制系統(tǒng)，它包括一個引起失真的電路和耦合到該控制系統(tǒng)的附加電路，此附加電路不會產(chǎn)生寄生信號，也不會顯著地增加該控制系統(tǒng)的尺寸、成本、和復(fù)雜性。
具體說，本發(fā)明給出一種耦合到控制系統(tǒng)的同步測試檢測電路，測試信號加到同步測試檢測電路上，用從測試信號獲得的信息，基本上消除包括任何剩余失真在內(nèi)的失真，同時，同步測試檢測電路基本上消除在施加的測試信號與施加于該電路的任何信號之間的，或在施加的測試信號與該電路產(chǎn)生的的任何信號之間的干擾。施加的測試信號與所施加的信號之間的干擾，其隨機特性可以用取平均來基本上消除。
圖1畫出現(xiàn)有技術(shù)的一種控制系統(tǒng)，它使用開關(guān)電路來基本上消除電路引起的失真；圖2畫出現(xiàn)有技術(shù)的一種控制系統(tǒng)，它使用第三個前饋環(huán)路來基本上消除電路引起的失真；圖3畫出本發(fā)明的控制系統(tǒng)；圖4畫出同步測試檢測電路的一種具體實施方案。
參考圖3，畫出的控制系統(tǒng)包括電路108、環(huán)路1和環(huán)路2、以及檢測電路132。一個測試信號通過耦合器105加到電路108。一個輸入信號通過分路器102加到控制系統(tǒng)的輸入端。同步測試檢測電路160與控制系統(tǒng)耦合(通過耦合器130和線路166)，以檢測施加的測試信號和從施加的測試信號獲得信息，此信息被用來基本上消除電路108引起的失真，包括任何剩余失真。還有，同步測試檢測電路160基本上消除在測試信號與輸入信號之間的，或在測試信號與加到電路108或由電路108產(chǎn)生的任何其他信號之間的干擾。當(dāng)平均電路164的輸出端，輸出與線路163上測試信號的特性相對地相同的一個測試信號時，便認(rèn)為基本消除。
同步測試檢測電路160包括與平均電路164耦合的混合器162。平均電路164計算一個時間段內(nèi)影響測試信號的失真的平均值。取平均值的時間段依賴于測試信號的頻譜。例如，一個足夠長的時間段，經(jīng)計算，至少為一個測試信號周期，這里周期是測試信號帶寬的倒數(shù)；就是說，如果測試信號帶寬為500Hz，那么一個周期等于1/500或2毫秒。電路108引起的失真在統(tǒng)計上具有隨機性質(zhì)，因此，測試信號特性(如，振幅、相位)的失真將是隨機的。此外，加到電路108或由電路108產(chǎn)生的任何信號，與測試信號是不相關(guān)的，從而與測試信號的干擾將是隨機的。眾所周知，一個信號統(tǒng)計上隨機的特性，在一個足夠長的時間段上取平均時，其值為零或接近于零。因此，當(dāng)測試信號加到平均電路164上時，測試信號與輸入信號或與加到電路108或由電路108產(chǎn)生的任何其他信號之間的任何干擾，基本上被消除了。
環(huán)路1、環(huán)路2和檢測電路132的工作方式，基本上與前面對圖1及圖2現(xiàn)有技術(shù)所作說明的方式相同。一個輸入信號加到控制系統(tǒng)的輸入端，一個測試信號通過耦合器105加到電路108的輸入端。加到電路108的測試信號，雖經(jīng)衰減，出現(xiàn)在線路117上，并伴有電路108引起的任何失真。除失真和被衰減的測試信號外，還有在施加的測試信號與輸入信號之間的任何干擾，也出現(xiàn)在線路117上。線路117上的信號經(jīng)耦合器130，耦合到線路161。測試信號還加到線路163上。從而，在線路161和線路163上的信號混合，混合后的信號加到平均電路164。因而，來自測試信號發(fā)生器(未畫出)的測試信號與來自電路108且包含測試信號的信號彼此混合。
類似于線路163與161上測試信號的彼此混合，一個特定信號與其自身的混合，是同步檢測的一個特殊示例。同步檢測把特定信號從其他信號分離出來，有助于該特定信號的檢測。同步檢測的結(jié)果是把測試信號從加到電路108的或電路108產(chǎn)生的任何信號分離出來。加到平均電路164的分離出來的測試信號，仍可能受加到電路108的或電路108產(chǎn)生的任何信號的影響。平均電路164基本上消除任何現(xiàn)存干擾，并把測試信號通過線路166饋送至檢測電路132。根據(jù)從線路161上被檢測的測試信號獲得的信息，檢測電路在線路131上產(chǎn)生控制信號，令增益和相位電路122修改出現(xiàn)在A點的失真，于是在耦合器116處，失真及任何剩余失真基本上被消除。
圖4畫出同步測試檢測電路160的一種具體實施方案。線路163上的測試信號被延遲電路165延遲，以便控制測試信號在線路163和161上彼此混合的那一瞬間。平均電路164被作為一個低通濾波器使用。
權(quán)利要求
1.一種控制系統(tǒng)，包括一個產(chǎn)生失真的電路(108)，其中一個測試信號加到該電路上并且控制系統(tǒng)用此測試信號來基本上消除失真，該控制系統(tǒng)還包括一個同步測試檢測電路(160)，它與控制系統(tǒng)耦合，使控制系統(tǒng)能從施加的測試信號獲得信息，控制系統(tǒng)用此信息基本上消除任何剩余失真，同時，此同步測試檢測電路基本上消除在施加的測試信號與任何加到此電路的或由此電路產(chǎn)生的其他信號之間的任何干擾。
2.按照權(quán)利要求1的控制系統(tǒng)，其中的同步測試檢測電路包括一個與平均電路(164)耦合的混合器(162)，其中的平均電路基本上消除在施加的測試信號與任何其他信號之間的任何干擾。
3.按照權(quán)利要求2的控制系統(tǒng)，其中的平均電路是一個低通濾波器。
4.按照權(quán)利要求2的控制系統(tǒng)，其中的混合器有一個輸入端耦合到一個延遲電路(165)。
5.按照權(quán)利要求1的控制系統(tǒng)，其中的測試信號有一個單一的頻譜分量。
6.按照權(quán)利要求1的控制系統(tǒng)，其中施加測試信號的持續(xù)時間至少等于測試信號帶寬的倒數(shù)。
7.按照權(quán)利要求1的控制系統(tǒng)還包括一個第一前饋環(huán)路(環(huán)路1)，一個與第一前饋環(huán)路耦合的第二前饋環(huán)路(環(huán)路2)，和一個與第二前饋環(huán)路耦合的檢測電路(132)。
8.按照權(quán)利要求1的控制系統(tǒng)，其中的同步測試檢測電路還耦合到檢測電路，此檢測電路從被檢測的測試信號獲得信息并把該信息轉(zhuǎn)換為控制信號，傳送至控制系統(tǒng)，以基本上消除任何剩余失真。
9.一種消除由電路產(chǎn)生的失真的方法，此電路是一個控制系統(tǒng)的一部分，控制系統(tǒng)有一個輸入端和一個輸出端，其中，該控制系統(tǒng)利用從一個施加的測試信號獲得的信息以消除失真，該方法包括的步驟有把測試信號加到電路上并且把一個信號加到控制系統(tǒng)的輸入端在控制系統(tǒng)的輸出端，同步檢測施加的測試信號；把被同步檢測的測試信號施加到平均電路，以消除在測試信號與加到電路上的或由電路產(chǎn)生的任何其他信號之間的任何干擾；和從被同步檢測的測試信號獲得信息，以消除任何剩余失真。
10.按照權(quán)利要求9的方法，其中施加被同步檢測的測試信號的步驟，包括把測試信號與其自身混合的步驟。
11.按照權(quán)利要求9的方法，其中獲得附加信息的步驟，包括如下步驟把被同步檢測的測試信號加到檢測電路，并把附加信息轉(zhuǎn)換為控制信號，加到控制系統(tǒng)上，以消除包括任何剩余失真的失真。
全文摘要
一種同步測試檢測電路(圖3和圖4),耦合到一個控制系統(tǒng)上,控制系統(tǒng)含有一個引起失真的電路,這樣,當(dāng)把一個測試信號加到此電路上時,失真和任何剩余失真可以基本上被消除。
文檔編號H03F1/32GK1250897SQ9911178
公開日2000年4月19日 申請日期1999年8月11日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月12日
發(fā)明者羅伯特·E·梅爾 申請人:朗迅科技公司